第08章函数.ppt

,第八章,函数,江苏技术师范学院 计算机应用基础教研室,本章要点,函数的概念 函数的定义与调用 函数的递归调用 变量的作用域 函数的作用域,主要内容,§ 8.1 概述 § 8.函数定义的一般形式 § 8.函数参数和函数的值 § 8. 函数的调用 § 8. 函数的嵌套调用 § 8.函数的递归调用 § 8.数组作为函数参数 § 8.8 局部变量和全局变量 § 8.变量的存储类别 § 8.10 内部函数和外部函数,§8.1概述,一个较大的程序可分为若干个程序模块，每一个模块用来实现一个特定的功能。在高级语言中用子程序实现模块的功能。子程序由函数来完成。一个程序可由一个主函数和若干个其他函数构成。,由主函数调用其他函数，其他函数也可以互相调用。同一个函数可以被一个或多个函数调用任意多次。,函数间的调用关系,# include void main() void printstar( ); /*对printstar函数声明*/ void print_message( ); /*对print_message函数声明*/ printstar( ); *调用printstar函数* print_message( ); /*调用print_message函数*/ printstar( ); *调用printstar函数*/ ,例8.1先举一个函数调用的简单例子,void printstar( ) *定义printstar函数* printf(“* * * * * * * * * * * * * * * *n“); void print_message( ) *定义print_message函数* printf(“How do you do!n“); ,运行情况如下： * * * * * * * * * * * * * * * * How do you do! * * * * * * * * * * * * * * * *,说明： （1）一个程序由一个或多个程序模块组成，每一个程序模块作为一个源程序文件。对较大的程序，一般不希望把所有内容全放在一个文件中，而是将他们分别放在若干个源文件中，再由若干源程序文件组成一个C程序。这样便于分别编写、分别编译，提高调试效率。一个源程序文件可以为多个C程序公用。,（2） 一个源程序文件由一个或多个函数以及其他有关内容（如命令行、数据定义等）组成。一个源程序文件是一个编译单位，在程序编译时是以源程序文件为单位进行编译的，而不是以函数为单位进行编译的。,（3）程序的执行是从函数开始的，在函数中调用其他函数，在调用后流程返回到函数，在函数中结束整个程序的运行。,（4） 所有函数都是平行的，即在定义函数时是分别进行的，是互相独立的。一个函数并不从属于另一函数，即函数不能嵌套定义。函数间可以互相调用，但不能调用函数。函数是系统调用的。,（5）从用户使用的角度看，函数有两种： 标准函数，即库函数。这是由系统提供的，用户不必自己定义这些函数，可以直接使用它们。应该说明，不同的C系统提供的库函数的数量和功能会有一些不同，当然许多基本的函数是共同的。 用户自己定义的函数。用以解决用户的专门需要。,（6） 从函数的形式看，函数分两类： 无参函数。如例8.1中的printstar和print_message就是无参函数。在调用无参函数时，主调函数不向被调用函数传递数据。无参函数一般用来执行指定的一组操作。例如，例8程序中的printstar函数。 有参函数。在调用函数时，主调函数在调用被调用函数时，通过参数向被调用函数传递数据，一般情况下，执行被调用函数时会得到一个函数值，供主调函数使用。,§8.函数定义的一般形式,§8.2.1. 无参函数的定义一般形式,定义无参函数的一般形式为: 类型标识符 函数名（） 声明部分 语句部分 ,在定义函数时要用“类型标识符”指定函数值的类型，即函数带回来的值的类型。例8.中的printstar和print_message函数为void类型，表示不需要带回函数值。,§8.2.2. 有参函数定义的一般形式,定义有参函数的一般形式为: 类型标识符 函数名（形式参数表列） 声明部分 语句部分 ,例如： （int ，int ） ；/ *函数体中的声明部分* ？； （）； ,§8.2.3 空函数,定义空函数的一般形式为: 类型标识符 函数名（） 例如： （） ,调用此函数时，什么工作也不做，没有任何实际作用。在主调函数中写上“（）；”表明“这里要调用一个函数”，而现在这个函数没有起作用，等以后扩充函数功能时补充上。,§8.函数参数和函数的值,§8.形式参数和实际参数,在前面提到的有参函数中，在定义函数时函数名后面括弧中的变量名称为“形式参数”（简称“形参”），在主调函数中调用一个函数时，函数名后面括弧中的参数(可以是一个表达式)称为“实际参数”（简称“实参”）。return后面的括弧中的值()作为函数带回的值（称函数返回值）。,在不同的函数之间传递数据，可以使用的法： 参数：通过形式参数和实际参数 返回值：用return语句返回计算结果 全局变量：外部变量,大多数情况下，主调函数和被调用函数之间有数据传递的关系。,#include void main( ) int max(int ，int )； /* 对函数的声明 */ int ，； scanf（“，”，）； max(，)；/* 对函数的调用 */ printf(ax is ，）； ,例8.调用函数时的数据传递,int max(int ，int ) /* 函数的定义 */ int ； ？； return（）； ,通过函数调用，使两个函数中的数据发生联系,关于形参与实参的说明：,(1) 在定义函数中指定的形参，在未出现函数调用时，它们并不占内存中的存储单元。只有在发生函数调用时，函数中的形参才被分配内存单元。在调用结束后，形参所占的内存单元也被释放。,(2) 实参可以是常量、变量或表达式，如： （，）； 但要求它们有确定的值。在调用时将实参的值赋给形参。,(3) 在被定义的函数中，必须指定形参的类型。,(4) 实参与形参的类型应相同或赋值兼容。例8中实参和形参都是整型。如果实参为整型而形参x为实型，或者相反，则按第3章介绍的不同类型数值的赋值规则进行转换。,例如实参值a为3.5，而形参x为整型，则将实数3.5转换成整数3，然后送到形参x。字符型与整型可以互相通用。,(5) 在语言中，实参向对形参的数据传递是“值传递”，单向传递，只由实参传给形参，而不能由形参传回来给实参。在内存中，实参单元与形参单元是不同的单元。,在调用函数时，给形参分配存储单元，并将实参对应的值传递给形参，调用结束后，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值。因此，在执行一个被调用函数时，形参的值如果发生改变，并不会改变主调函数的实参的值。例如，若在执行函数过程中和的值变为和，而和仍为和。,§8.3.2 函数的返回值,通常，希望通过函数调用使主调函数能得到一个确定的值，这就是函数的返回值。例如，例8.中，（，）的值是，（，）的值是5。赋值语句将这个函数值赋给变量。,关于函数返回值的一些说明：,(1)函数的返回值是通过函数中的return语句获得的。,如果需要从被调用函数带回一个函数值供主调函数使用，被调用函数中必须包含return语句。如果不需要从被调用函数带回函数值可以不要return语句。,一个函数中可以有一个以上的return语句，执行到哪一个return语句，哪一个语句起作用。return语句后面的括弧也可以不要， 如: “return ;” 等价于 “return （）；”,return语句将被调用函数中的一个确定值带回主调函数中去。见图8.2中从return语句返回的箭头。,return后面的值可以是一个表达式。 例如，例8中的函数可以改写成：,（int ，int ） （？）； ,(2) 函数的返回值应当属于某一个确定的类型，在定义函数时指定函数返回值的类型。,例如:下面是3个函数的首行： int max（float ，float ） /* 函数值为整型 */ char letter（char c1，char c2） /* 函数值为字符型 */ double min（int ，int ） /* 函数值为双精度型 */,在语言中，凡不加类型说明的函数，自动按整型处理。例8.中的函数首行的函数类型int可以省写，用Turbo C 2.0编译程序时能通过，但用Turbo C 3.0编译程序时不能通过，因为C+要求所有函数都必须指定函数类型。因此,建议在定义时对所有函数都指定函数类型。,（3）在定义函数时指定的函数类型一般应该和return语句中的表达式类型一致。,如果函数值的类型和return语句中表达式的值不一致，则以函数类型为准。对数值型数据，可以自动进行类型转换。即函数类型决定返回值的类型。,（4）对于不带回值的函数，应当用“void”定义函数为“无类型”（或称“空类型”）。这样，系统就保证不使函数带回任何值，即禁止在调用函数中使用被调用函数的返回值。,例 8. 返回值类型与函数类型不同,# include void main（） int （float ，float ）; float ，； int ； scanf（，）； （，）； printf（ ，）； int max（float ，float ） float ； /* z为实型变量 */ ？； return（）； ,运行情况如下： ， Max is ,§8. 函数的调用,§8. 函数调用的一般形式,函数调用的一般形式为: 函数名（实参表列）,如果实参表列包含多个实参，则各参数间用逗号隔开。实参与形参的个数应相等，类型应匹配。实参与形参按顺序对应，一一传递数据。,如果是调用无参函数，则“实参表列”可以没有，但括弧不能省略。,§8.函数调用的方式,按函数在程序中出现的位置来分，可以有以下三种函数调用方式：,函数语句（无返回值的函数） 把函数调用作为一个语句。如例8.1中的printstar(),这时不要求函数带回值，只要求函数完成一定的操作。,函数表达式（有返回值的函数） 函数出现在一个表达式中，这种表达式称为函数表达式。这时要求函数带回一个确定的值以参加表达式的运算。例如:*（，）；,函数参数（有返回值的函数） 函数调用作为一个函数的实参。例如: m = max (a , max ( b , c ) ) ; 其中max ( b , c )是一次函数调用，它的值作为max另一次调用的实参。m的值是a、b、c三者中的最大者。又如: printf (“%d“, max (a,b);也是把max ( a , b )作为printf函数的一个参数。 函数调用作为函数的参数，实质上也是函数表达式形式调用的一种，因为函数的参数本来就要求是表达式形式。,§8.对被调用函数的声明和函数原型,在一个函数中调用另一函数（即被调函数）需要具备哪些条件呢 ？,(1) 首先被调用的函数必须是已经存在的函数（是库函数或用户自己定义的函数）。但光有这一条件还不够。,(3) 如果使用用户自己定义的函数，而该函数的位置在调用它的函数（即主调函数）的后面（在同一个文件中），应该在主调函数中对被调用的函数作声明。,(2) 如果使用库函数，还应该在本文件开头用命令将调用有关库函数时所需用到的信息“包含”到本文件中来。,函数原型的一般形式为 (1) 函数类型 函数名(参数类型1，参数类型2)； (2) 函数类型 函数名(参数类型1 参数名1，参数类型2 参数名2)；,“声明”一词的原文是declaration，过去在许多书中把它译为“说明”。声明的作用是把函数名、函数参数的个数和参数类型等信息通知编译系统，以便在遇到函数调用时，编译系统能正确识别函数并检查调用是否合法。 （例如函数名是否正确，实参与形参的类型和个数是否一致）。,注意：函数的“定义”和“声明”不是一回事。函数的定义是指对函数功能的确立，包括指定函数名，函数值类型、形参及其类型、函数体等，它是一个完整的、独立的函数单位。而函数的声明的作用则是把函数的名字、函数类型以及形参的类型、个数和顺序通知编译系统，以便在调用该函数时系统按此进行对照检查。,# include void main（） float add（float x， float y）； *对被调用函数add的声明* float a，b，c； scanf（f，f，a，b）； cadd（a，b）; *调用函数add* printf（“sum is f n”，c）； float add（float ，float ）*函数add的定义* float ； /* 函数体 */ z； return（z）； ,例8 对被调用的函数作声明,如果 被调用函数的定义出现在主调函数之前，可以不必加以声明。因为编译系统已经先知道了已定义函数的有关情况，会根据函数首部提供的信息对函数的调用作正确性检查。,如果 被调函数的定义出现在主调函数之前，可以不必加以声明。因为编译系统已经先知道了已定义函数的有关情况，会根据函数首部提供的信息对函数的调用作正确性检查。,改写例 8.,# include float add（float ，float ） *函数首部* float ； /* 函数体 */ z； return（z）； void main（） float a，b，c； scanf（f，f，a，b）； cadd（a，b）; printf（sum is f n，c）； ,对被调函数的声明也可出现在所有函数之前,# include float add（float x， float y）； *对被调用函数add的声明* void main（） float a，b，c； scanf（f，f，a，b）； cadd（a，b）; *调用函数add* printf（“sum is f n”，c）； float add（float ，float ）*函数add的定义* float ； /* 函数体 */ z； return（z）； ,如果被调函数的类型为int，C语言允许在调用函数前不必作函数声明,# include void main（） int a，b，c； scanf（d，d，a，b）； cadd（a，b）; *调用函数add* printf（“sum is d n”，c）； add（int ，int ）*函数add的定义* int ； /* 函数体 */ z； return（z）； ,§8. 函数的嵌套调用,嵌套定义就是在定义一个函数时，其函数体内又包含另一个函数的完整定义 。,语言不能嵌套定义函数，但可以嵌套调用函数，也就是说，在调用一个函数的过程中，又调用另一个函数。,例 8. 用弦截法求方程 f(x)=x3-5x2+16x-80=0 的根,(1) 取两个不同点x1,x2,如果f(x1)和f(x2)符号相反,则(x1,x2)区间内必有一个根。如果f(x1)与f(x2)同符号,则应改变x1,x2,直到f(x1)、f(x2)异号为止。注意x1、x2的值不应差太大,以保证(x1,x2)区间内只有一个根。,(2) 连接(x1,f(x1)和(x2,f(x2)两点,此线(即弦)交x轴于x。,方法：,(3) 若f(x)与f(x1)同符号,则根必在(x,x2)区间内,此时将x作为新的x1。如果f(x)与f(x2)同符号,则表示根在(x1,x)区间内,将x作为新的x2。,(4) 重复步骤 (2) 和 (3) , 直到 f(x) 为止, 为一个很小的数, 例如 1e-6 此时认为 f(x)0,N-S流程图,分别用几个函数来实现各部分功能:,(1) 用函数f(x)代表x的函数:x3-5x2+16x-80. (2) 用函数xpoint (x1,x2)来求(x1,f(x1)和 (x2,f(x2)的连线与x轴的交点x的坐标。 (3) 用函数root (x1,x2)来求(x1,x2)区间的 那个实根。显然,执行root函数过程中要用 到函数xpoint,而执行xpoint函数过程中要用 到f函数。, float f(float x) * 定义函数，以实 现f(x) x3-5x2+16x-80 *float ； =(-5.0)*+16.0)*-80.0； return(y)； ,float xpoint(float x1，float x2) *定义xpoint函数，求出弦与x轴交点 */float ； =(x1*f(x2)-x2*f(x1)/f(x2)-f(x1); return（）； ,float root（float x1，float x2） /* 定义root函数，求近似根 */ float x，y1； y1（）； do （，）； （）； if（*） /*()与()同符号 */ ； ； else 2； while（fabs（）1e-6）； return（）； ,void main（） 主函数 float ，； do printf（ ，：）； scanf（，）； （）； （）； while（*）； （，）； printf( root of equation is .n，)； ,运行情况如下： ，： ， root of equation is ,作业：,8.1 8.2 8.3 7.6 7.7 7.9 7.14,§8函数的递归调用,在调用一个函数的过程中又出现直接或间接地调用该函数本身，称为函数的递归调用。语言的特点之一就在于允许函数的递归调用。例如：, （int ） ，； （）； return（*）； ,例 8 有个人坐在一起，问第个人多少岁？他说比第个人大岁。问第个人岁数，他说比第个人大岁。问第个人，又说比第个人大岁。问第个人，说比第个人大岁。最后问第个人，他说是岁。请问第个人多大。,（）（） （）（） （）（） （）（） （） 可以用数学公式表述如下： （） （） （） （）,可以用一个函数来描述上述递归过程： int age（int ） *求年龄的递归函数* int ； * 用作存放函数的返回值的变量 * if（） ； else （）； return（）； 用一个主函数调用age函数，求得第5人的年龄。 #include void main（） （，（）； ,运行结果如下： ,例 8.用递归方法求！,求！也可以用递归方法，即！等于！×，而！×！。可用下面的递归公式表示： ！ （，） ·（）！ （）,递归调用,以下程序输出结果是_. main() printf(%d”,fun(5); fun(int n) if(n= =1) return 1; return n-fun(n-1); ,递归调用,#include void fun2(int n) printf(“%dn”,n); if(n70) fun2(n+25); main() fun2(25); 程序输出的第一行是_,第二行是_.,void f(int a) if(a0) printf(“-”); a=-a; printf(“%c”,a%10+0); if(a=a/10)!=0)f(a); main() int a=-3567; f (a); printf(“n”); a=3456; f(a); printf(“n”); 执行以上程序后，输出的第一行是_.第二行是_.,例 8. （汉诺）塔问题。这是一个古典的数学问题，是一个用递归方法解题的典型例子。问题是这样的：古代有一个梵塔，塔内有3个座A、B、C，开始时座上有个盘子，盘子大小不等，大的在下，小的在上（见图8）。有一个老和尚想把这个盘子从座移到座，但每次只允许移动一个盘，且在移动过程中在3个座上都始终保持大盘在下，小盘在上。在移动过程中可以利用座，要求编程序打印出移动的步骤。,为便于理解，我们先分析将座上个盘子移到座上的过程：,(1) 将座上个盘子移到座上（借助）； (2) 将座上个盘子移到座上； (3) 将座上个盘子移到座上（借助）。 其中第()步可以直接实现。第步又可用递归方法分解为： 将上个盘子从移到； 将上个盘子从移到； 将上个盘子从移到。 第()步可以分解为： 将上个盘子从移到上； 将上个盘子从移到上； 将上个盘子从移到上。,将以上综合起来，可得到移动3个盘子的步骤为 ，。,由上面的分析可知：将个盘子从座移到座可以分解为以下3个步骤： (1) 将上个盘借助座先移到座上。 (2) 把座上剩下的一个盘移到座上。 (3) 将个盘从座借助于座移到座上。,程序如下： #include void main() void hanoi(int n,char one,char two,char three); /* 对hanoi函数的声明 */ int m; printf(“input the number of diskes:“); scanf(“%d”, ,void hanoi(int n,char one,char two,char three) /* 定义hanoi函数,将个盘从one座借助two座，移到three座 */ void move(char x,char y); /* 对move函数的声明 */ if(n=1) move(one,three); else hanoi(n-1,one,three,two); move(one,three); hanoi(n-1,two,one,three); void move(char x,char y) /* 定义move函数 */ printf(“%c%cn“,x,y); ,运行情况如下： input the number of diskes:3 The steps to noving 3 diskes: ,§8.数组作为函数参数,在C语言中,主调函数与被调函数之间的信息传递方式有两种:传值和传地址 1.传值的调用过程: (1)形参与实参各占一个独立的存储空间; (2)形参的存储空间是函数被调用时才分配的.调用开始,系统为形参开辟一个临时存储区,然后将各实参值传递给形参. (3)函数返回时,临时存储区也被撤消.,传值调用的特点:函数中对形参变量的操作不会影响到主调函数中的实参变量.,§8.数组作为函数参数,§8.7.1 数组元素作函数实参(传值调用),由于实参可以是表达式，而数组元素可以是表达式的组成部分，因此数组元素当然可以作为函数的实参，与用变量作实参一样，是单向传递，即“值传送”方式。,例8. 有两个数组和，各有个元素，将它们对应地逐个相比（即与比，与比）。如果数组中的元素大于数组中的相应元素的数目多于b数组中元素大于a数组中相应元素的数目(例如，aibi6次，biai3次，其中i每次为不同的值)，则认为a数组大于b数组，并分别统计出两个数组相应元素大于、等于、小于的次数。,#include void main（） int large(int x，int y)； /* 函数声明 */ int 10,10,，； printf（enter array a）； for（；) scanf（，）； printf（）； printf（ enter array）； for（；) scanf （，）； printf（）； for（；） if（large (i,i )= ） ； else if（ large (i,i )=） =+； else ；,printf(“aibi %d timesn ai=bi %d timesn aik) printf(“array a is larger than array bn“); else if (nk) printf(“array a is smaller than array bn“); else printf(“array is equal to array bn“); large（int ，int ） int ； if（）； else if（）flag； else flag； return（flag）； ,运行情况如下： enter array a： 5 3 8 9 1 3 5 6 0 4 array a is smaller thann array b,§8.7.2 数组名作函数参数 (传地址调用),可以用数组名作函数参数，此时形参应当用数组名或用指针变量 。,例8.11 有一个一维数组，内放个学生成绩，求平均成绩。,特点:在形参和实参结合的过程中,是实参地址传递给形参,使形参与实参共同占用一段存储单元,从而当在被调函数中形参的值改变了,也就意味着实参元素的值发生了变化.,#include void main（） float average（float array10）; /* 函数声明 */ float score10 , aver； int ； printf（input scores：）； for（；) scanf（，score）； printf（）； averaverage（ score ）； printf （ average score is .n, aver）； ,float average （float array10） int ； float aver，sum； for (；) ； ； return（aver）； ,运行情况如下： input scores： 100 56 78 98.5 76 86 99 67.5 75 average score is 83.40,例 8.形参数组不定义长度,#include void main（） float average（float ，int ）; float score_15 ， .，； float score_210= 67.5，89.5，99，6.5， 77，89.5，76.5，54，60，99.5; printf(“the average of class A is %6.2fn”， average(score_1，5); printf(“the average of class B is %6.2fn”， average(score_2，10); ,float average（float ，int ） int ； float aver，； for（；) sumsumarray； aversum； return（）； ,运行结果如下： the average of class A is 80.40 The average of class is 78.20,例 8.13 用选择法对数组中10个整数按由小到大排序。所谓选择法就是先将10个数中最小的数与a0对换;再将a1到a9中最小的数与a1对换每比较一轮,找出一个未经排序的数中最小的一个。共比较9轮。,a0 a1 a2 a3 a4 3 6 1 9 4 未排序时的情况 1 6 3 9 4 将5个数中最小的数1与a0对换 1 3 6 9 4 将余下的4个数中最小的数3与a1对换 1 3 4 9 6 将余下的3个数中最小的数4与a2对换 1 3 4 6 9 将余下的2个数中最小的数6与a3对 换，至此完成排序,程序实例 #include void main（） void sort（int ，int ）; int ，； printf（enter the array）； for（；) scanf（，）； sort（，）； printf（the sorted array）； for（； printf（，）； printf（）； ,void sort（int ，int ） int ，； for（；） ； for（；） if（array array)=； =arrayk； arrayk=arrayi; arrayi=t; ,§8.7.3. 多维数组名作函数参数,程序如下： #include void main（） int max_value ( int 4); int a34=1,3,5,7,2,4,6,8,15,17,34,12； printf（max value is ， max_value(a) ）； ,max_value （ int array 4） int ，； =； （=；） （； （array） = array ； return（）； ,运行结果如下： Max value is 34,作业,8.13 8.17 8.4 8.5 8.7 8.8 8.11 8.14,§8.8局部变量和全局变量,§8.8.1局部变量,在一个函数内部定义的变量是局部变量，它只在本函数范围内有效，也就是说只有在本函数内才能使用它们，在此函数以外是不能使用这些变量的。这称为“局部变量”。,float f1( int a) /*函数f1 */ int b,c; a、b、c有效 char f2(int x,int y) /*函数f2 */ int i,j; x、y、i、j有效 void main( ) /*主函数*/ int m,n; m、n有效 ,(1) 主函数中定义的变量(m,n)也只在主函数中有效,而不因为在主函数中定义而在整个文件或程序中有效。主函数也不能使用其他函数中定义的变量。,(2) 不同函数中可以使用相同名字的变量,它们代表不同的对象,互不干扰。例如, 上面在f1函数中定义了变量b和c,倘若在f2函数中也定义变量b和c,它们在内存中占不同的单元,互不混淆。,(3) 形式参数也是局部变量。例如上面f1函数中的形参a,也只在f1函数中有效。其他函数可以调用f1函数，但不能引用f1函数的形参a。,(4) 在一个函数内部,可以在复合语句中定义变量,这些变量只在本复合语句中有效,这种复合语句也称为“分程序”或“程序块”。,说 明,void main ( ) int a,b; int c; c=a+b; c在此范围内有效 a,b在此范围内有效 ,§8.8.2 全局变量,在函数内定义的变量是局部变量,而在函数之外定义的变量称为外部变量,外部变量是全局变量(也称全程变量)。全局变量可以为本文件中其他函数所共用。它的有效范围为从定义变量的位置开始到本源文件结束。,int p=1,q=5; /* 外部变量 */ float f1(int a) /* 定义函数f1 */ int b,c; char c1,c2; /* 外部变量*/ char f2 (int x, int y) /* 定义函数f2 */ int i,j; 全局变量p,q的作用范围 全局变量c1,c